Project

Discipline

infants; asthma; environmental air pollution; genetic; lung function; lung development; large nested project; SAPALIDA Cohort on Healthy Aging

Lead
Lay summary
Die Häufigkeit von Lungenerkrankungen bei Kindern nimmt weiterhin zu. Im Projekt mit dem Titel „Bern and Basel Infant Lung Development“ („BILD Studie“) untersuchen wir die Auswirkungen verschiedener Einflussfaktoren auf die Lungenentwicklung vor und nach der Geburt und den weiteren Verlauf bis zum Schuleintritt. Die Zunahme von Lungenerkrankungen bei Kindern stellt ein Problem dar. Viele Säuglinge leiden während des 1. Lebensjahres an Husten, pfeifenden Atemgeräuschen oder Atemnot. Diese Zeichen einer Atemwegserkrankung treten meist bei Infekten auf und verschwinden nach dem 3. Lebensjahr, andere Kinder entwickeln ein Asthma. Aus noch ungeklärten Ursachen kommt es bei einem Teil der Kinder zu einer beeinträchtigten Lungenreifung und einer eingeschränkten Lungenfunktion. Es zeigte sich, dass diese über das gesamte weitere Leben bestehen bleiben kann. Andere Kinder kommen zu früh auf die Welt, durch die Unreife der Lunge kann es zu dauerhaften Lungenproblemen kommen. Der Verlauf ist bei jedem Kind anders: Einige Frühgeborene haben über viele Jahre schwere Atemprobleme, bei anderen heilt die Erkrankung während der ersten Lebensjahre ab. Es ist sehr wenig über die Ursachen dieser gestörten Lungenentwicklung von reif- und frühgeborenen Kindern bekannt. Man nimmt an, dass es bei erblicher Veranlagung und gewissen Umwelteinflüssen während bzw. nach der Schwangerschaft zu einer gestörten Lungenreifung kommen kann. Über die Auswirkung von Luftverschmutzung auf die Lungenreifung ist bisher wenig bekannt. In unserem Projekt konnten wir u.a. zeigen, dass eine hohe Luftverschmutzung Auswirkungen auf die Lungenfunktion im Säuglingsalter hat. Es ist wahrscheinlich, dass Luftverschmutzung allgemein für die Lungengesundheit der Kinder und Erwachsenen eine grosse Rolle spielt. Das wirkt sich auch auf die zukünftige finanzielle Belastung der Gesundheitssysteme aus. Die BILD Studie hat zum Ziel, die Ursachen für eine beeinträchtigte Lungenreifung und der Entwicklung von Lungenerkrankungen und Allergien bei Reif- und Frühgeborenen zu erforschen. Hierzu untersuchen wir u.a. den Effekt von Luftverschmutzung und Tabakrauch sowie Variationen der Erbinformation auf die Lungenfunktion direkt nach Geburt sowie auf Atemwegserkrankungen mit Husten und pfeifender Atmung im 1. Lebensjahr. Des weiteren untersuchen wir den Verlauf von Lungenfunktion und Atemwegssymptomen bis zum Schuleintritt. Wenn man die zugrundeliegenden Mechanismen besser versteht, kann man möglicherweise die Kinder früher erkennen, welche aufgrund der beeinträchtigten Lungenentwicklung gefährdet sind, eine Lungenerkrankung zu entwickeln. Aufgrund der Ergebnisse dieses Projektes hoffen wir, vorbeugende Maßnahmen und neue Therapieansätze entwickeln zu können.

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Last update: 21.02.2013

Active participation

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Background: This is a direct continuation of the ongoing prospective birth cohort BILD (SNF 124564), which investigated the impact of environmental factors on lung growth and development and subsequent consequences for later respiratory morbidity in early childhood. Since the cohort itself is extremely data-rich, the general aims have not been changed for the current project phase, but are instead more focused. The recruitment areas have also been extended from a single study centre (Bern) to a two-centre cohort (Bern and Basel), with identical equipment and standard operating procedures. The motivation for the study is the fact that the high prevalence of wheezing disorders and asthma in infants and preschool children has become a major health issue. Wheezing disorders can occur as a result of simple viral infections and are mostly episodic and transient in nature. However, they may occur recurrently and be an expression of disturbed fetal growth or lung development, or the consequence of early allergic bronchial asthma. While genetic risk factors such as parental atopy (allergy) play an important role, environmental factors such as tobacco exposure, Western lifestyle or air pollution are also known risk factors for wheezing disorders in children. The hypothesis - that different mechanisms may be responsible for the impairment of lung growth to those for the impairment of the immune, allergic or inflammatory system - has been recently reinforced by several longitudinal studies. These show that this loss of lung function tracks throughout life, and impaired lung function at a young age is related to chronic respiratory morbidity in old age. Evidence that air pollution impairs lung growth has recently been demonstrated in school children, but until now there has been no evidence regarding how air pollution affects lung function in infants and preschoolers. In project phase 124654, we improved our pre- and postnatal exposure modelling to air pollution of all infants using a spatial land use regression model combined with the assessment of temporal variations of pollutant exposure during pregnancy and early infancy. We have shown for the first time that prenatal exposure to particulate matter air pollution affects lung function after birth in a particularly significant manner, suggesting a specific vulnerability of fetuses and infants to pollutants. Furthermore, we found elevated levels of pro-inflammatory cytokines in cord blood of exposed infants and environmental effects on components of innate immunity. Aims: Now we are continuing to investigate whether air pollution during pregnancy and early infancy is correlated with functional lung growth and subsequent asthma in preschool age. We are especially interested in whether there is a genetic susceptibility of certain infants and whether particularly vulnerable phases during lung development can be identified based on the current exposure model. Methods: In this prospective birth cohort of unselected healthy term infants and preterm infants we: estimate indoor and outdoor air pollution exposure during pregnancy and in early infancy; assess family, obstetric and birth history; measure immunological factors and known target genes in cord blood (known polymorphism in target genes of lung growth and asthma); assess weekly respiratory symptoms by telephone interview; and determine viral samples in the first lower respiratory tract infection in the first year of life. We then follow these children to school age where we again determine lung functional measures (primary outcomes) as well as standardised respiratory outcomes and immunological factors related to asthma and allergy (secondary outcomes). Significance: The consequence of today’s air pollution on fetal lung development has an unknown, but potentially very relevant, impact on global respiratory health in the future, with unpredictable costs. If genetic and physiological mechanisms that lead to impaired lung growth at this early vulnerable phase of lung development are better understood, we will be better able to identify infants at risk and to develop environmental, preventative, and therapeutic strategies for infants and children.